抗体芯片的研究进展

自从 ＤＮＡ 芯片被研制出来之后，ＤＮＡ 芯片技术已经逐渐被应用 于对生物样品中的各种已知或未知的核酸序列表达的检测和比较研 究。但随着人类基因组的工作图谱的顺利完成和后基因组时代的到来， 人们发现仅从基因组序列的角度无法完整、系统地阐明生物体的功能， 因此，科学工作者的重心开始转向基因的表达产物—— —蛋白质的研究 上来，蛋白质组学成为人们的研究重点。
对于标准的微阵列数据，生物信息学可以分析抗体芯片的数据，比 如鉴定差异表达的分析物和选择生物标志物，方法和软件可以在 ＤＮＡ 芯片领域得到验证，但关键是要根据实验的需要选取适当的研究方案。 一系列的分析方法和软件已经被成功地用于抗体芯片的分析中。
６． 抗体芯片的应用
６．１ 用于单克隆抗体的筛选 把制备的单克隆抗体制成抗体微阵列，加上荧光标记的相应蛋白， 通过荧光检测分析来快速地、高通量地筛选出来。何为等人［１６］以兔 ＩｇＧ 为模式蛋白质，对蛋白质进行了优化后，按优化的蛋白质微阵列芯片制 作条件将规模化制备的抗体制作成抗体芯片，通过与荧光标记的人球蛋 白和人白蛋白的相互作用，实现了对不同抗球蛋白和抗白蛋白活性的快 速筛选与比较。与传统 ＥＬＩＳＡ 方法的分析结果一致。这表明将微阵列技 术运用于抗体的筛选上，具有可比性强、操作简便、快速及检测灵敏度高 等特点，适合于规模化制备抗体中大量抗体的高通量筛选分析。 ６．２ 疾病诊断 蛋白质芯片能够同时检测生物样品中与某种疾病或者环境因素损 伤可能相关的全部蛋白质的含量情况，即表型指纹（ｐｈｅｎｏｍｉｃ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ）。 表型指纹对监测疾病的过程或预测，判断治疗的效果也具有重要意义。 抗体芯片在医学领域中也有着潜在的广阔应用前景。Ｂｅｌｏｖ Ｌ ｅｔ ａｌ．［１７］构 建了含 ６０ 种不同的抗“ＣＤ”抗原的抗体芯片（不同的抗原决定簇），把来 自于白血病病人血液中的白细胞悬浮液孵育在抗体芯片上，清洗之后， 可以通过暗视场显微镜检查可以量化结合到每个抗体上的细胞数量， 而且通过光学显微镜可以看到结合上的细胞形态，这些阵列能够特异 性地结合膜上的“ＣＤ”抗原，而“ＣＤ”抗原能够确定白 （下转第 ３１７ 页）
⒈加强手术室护士对手术标本的深刻认识 凡是在手术室内实施手术所取下的器官，组织与患者疾病有关的 物体、异物均视为手术标本，均应妥善保管。根据医嘱有不需要术后做 病理的标本，没有做病理标本价值的内固定物，体内存留异物等，应有 手术主管医生带回病房，并必须让其在手术室护理的记录单标本一览 中注明并签字。手术室管理者应及时加强手术室护士病理知识学习，让 大家熟练掌握手术标本存放，强调管理标本的重要性，加强保护性医学 知识学术。反馈术中需做快速冰冻病理结果时应回避患者本人，以免给 病人造成不良的心理刺激而引起不必要的恶性循环而影响手术顺利进 行。 ２． 手术标本的管理 ２．１ 由主管医生将术中取下的器官或组织让家属观看给予必要的 临床解释交给巡回护士，由巡回护士装到标本袋中。贴上注有病人病 区，姓名，手术及标本名称等重要信息的标签，然后将标本袋中灌入 ４０％福尔马林寖泡液固定密闭，将其存放至标本专用冷柜中，并在标本 登记本上进行认真登记再次认真核对。 ２．２ 无病理价值和保留价值的组织。器官、肢体等均让家属看后做 好交代并认真填写登记在手术标本备案专用本上，由家属和巡回护士 双签字后，然后将其装入专用医用袋中密闭封存，贴上标签，待手术室 标本专管人员进行相应的处理。 ３． 容易出现的手术标本问题及相关对策 ３．１ 标本丢失现象 制定手术室标本管理规章制度，建立病理标本存放及送验流程，责 任划分明确，建立手术标本登记制度，凡存放的病理标本和医生带回病 房的手术标本及术中需及时送验的标本均有登记，指定专人负责送至 病理室。衔接紧密有序，家属看标本时不可将标本带出手术室，看后由 巡回护士监督并及时将标本做相应处理后放在指定的存放处，严禁实 习，进修学生或其他人员代替存放标本，这样做有助于加强有关人员责
抗体芯片技术作为蛋白质芯片的一种在此基础上也在不断的发 展。抗体芯片是蛋白质芯片的一种，是依赖于抗体作为亲合体固定在固 相载体的表面， 通过特异性的免疫反应捕获待测样品中的抗原，从而实 现高通量的免疫检测，可以一次性的检测上百上千种蛋白质的表达丰 度。抗体芯片具有特异性强，敏感性高，检测范围广等优势，已经应用在 医学、生物学、药学等多个领域，是蛋白质芯片研究中进展速度较快的 一个分支。
（上接第 ３１６ 页） 细胞的表型。“ＣＤ”抗原的光谱特征很可能反应了疾 病的某个状况。根据芯片上的结果可以用于疾病的诊断，可也作为药物 的筛选。
６．３ 用于蛋白质的检测 酶作为一种特殊的蛋白质，大多数的生化反应进程都需要酶来参 与，而且酶的活性很大程度上决定了反应的效率，用抗体芯片的方法可 以在复杂的蛋白质样品中检测酶的活性［１８］，复杂的蛋白质样品标记上 已经被酶特异活性位点活化的荧光探针，在抗体芯片上捕获已经标记 上的酶分子，产生特异信号。与相应的凝胶为基础的方法相比，抗体芯 片平台提高了灵敏度和特异性，并减少了样本的消耗。利用抗体芯片这 一平台，在两个乳腺癌细胞中，前列腺特异性抗原，尿激酶，组织型纤溶 酶原激活，和基质金属蛋白酶 ９ 这些酶都能够检测出来。 抗体为基础的芯片技术是一种新型的技术，在蛋白质组学上拥有 很大的潜力。该技术在近几年中有着显著地变化，高通量的抗体芯片技 术平台已开始出现。与此同时，基于抗体的微阵列技术不仅会对认识基 因组与人类健康错综复杂的关系，对疾病的早期诊断和疗效监测等会 产生巨大的推动作用，而且在其它相关领域如医学、生物工程、工业制 药等方面也将具有广阔的发展前景，这一趋势预计将继续在今后几年 中。
４． 样品的处理 抗体芯片的样品处理主要是将待测蛋白用荧光素或同位素标记， 结合到芯片的蛋白质就会发出特定的信号，检测时用特殊的芯片扫描 仪扫描和相应的计算机软件进行数据分析，或将芯片放射显影后再选 用相应的软件进行数据分析［８］。
其次还有的是和酶联免疫吸附试验相结合的类似于 ＥＬＩＳＡ 方法的 芯片，固化的已知抗体可捕捉特定的致病蛋白分子，加入荧光标记的第 二抗体，大大提高了技术的特异性和敏感性。所有的抗体芯片技术都是 先将一定数量的抗体结合在基底板或玻片基质上，因此，抗体与芯片基 质的结合是抗体芯片制备的关键之一。该法可以在单一测量时间内完 成多次重复性测量，而且由于第二荧光标记抗体，包被抗体不仅可用于 对血清中抗体含量的检测，还可用于对未知致病因子抗原的捕获，从而 提高技术的特异性和灵敏度，并同时检测多种抗原或致病因子，更好地 发挥抗体芯片检测多样品的优点［９－１０］。目前，已经制备出定量检测人血 清 ＩｇＧ 的蛋白质芯片，同时于 ＥＬＩＳＡ 的试验结果比较，二者没有显著性 差异［１１］。
数据分析可以通过市面上所售的软件来量化，产生的数据间进行 比较分析，然而，最重要的步骤是，像在 ＤＮＡ 芯片上用看家基因做标准 曲线一样，也需要一套看家蛋白质做标准曲线，可是找到一个合适的看 家蛋白质是比较困难的，但是微管蛋白或者肌动蛋白通常被用做免疫 印迹的看家蛋白质。目前为止，抗体芯片的标准化分析方法有很多，实 验过程中可以根据实验需要选取合适的分析方法。
ｌ． 抗体芯片产生的背景
蛋白质组学是由澳大利亚 Ｍａｘｑｕａｉｅ 大学的 Ｍａｒｃ Ｗｉｌｋｉｎｓ 在 １９９４ 年首次提出的，是指一种生物、一个基因组或一种细胞、组织在特定时 空上所拥有的全套蛋白质［１－３］。细胞内的蛋白质通常都要经过基因转录 后的加工和翻译后的加工。经过转录后选择性剪接、ＲＮＡ 编辑以及蛋白 质翻译后的剪接、修饰等，使得蛋白质的数量大大增加。据估计人类蛋 白质的种类大约是基因种类的 １０ 倍［４］，要想对数以百万计的蛋白质进 行分析，依靠以前的那种作坊式研究方法远远不能满足要求，必须发展 一种快速、高通量的蛋白质检测技术，由此蛋白质芯片也就应运而生 了，蛋白质芯片， 又称蛋白质阵列或蛋白质微阵列，是指以蛋白质分子 作为配基，将其有序地固定在固相载体的表面形成微阵列；用标记了荧 光的蛋白质或其它分子与之作用，洗去未结合的成分，经荧光扫描等检 测方式测定芯片上各点的荧光强度，来分析蛋白之间或蛋白与其它分 子之间的相互作用关系［５］。蛋白质芯片可以分为蛋白质功能芯片和蛋白 质检测芯片。蛋白质功能芯片是在一特定模板上固定成千上万个蛋白 质分子 ，用于蛋白质功能的研究； 而蛋白质检测芯片则含有蛋白质检测 试剂 ，用于蛋白质的定性、定量测定［６］。
科技信息
专题论述
抗体芯片的研究进展
吕晓娟 １ 祁海柱 ２ 李景辉 １ 丁铁林 １ 陈国清 １ 王永建 １ （１．徐州师范大学生命科学学院硕士研究生 ２． 徐州师范大学法政学院硕士研究生）

［摘 要］抗体芯片作为蛋白质芯片研究中进展速度较快的一个分支，具有特异性强，敏感性高，检测范围广等优势，已经应用于医 学、生物学、药学等多个领域。本文从抗体芯片的产生背景、抗体的选择、固相载体、样品的处理、数据分析及目前的应用等方面简要 综述了抗体芯片的进展。 ［关键词］蛋白质组学 蛋白质芯片 抗体芯片 应用
作为抗体芯片的固相载体有：微孔、塑料、多孔胶片、渗透滤膜（如 硝酸纤维素膜）和包被了不同试剂（如多聚赖氨酸、琼脂糖）的载玻片，外 形可制成各种不同的形状，固相载体的选取在高通量的抗体芯片上扮 演了非常重要的角色，它对于捕获分子的结合以及目标蛋白的锚定，以 及检测分析都起了很重要的作用。目前载体表面的化学修饰有很多，但 是没有系统的比较不同修饰表面的区别。Ｓｈａｎｎｏｎ Ｌ．等人［７］用 ＥＬＩＳＡ 芯 片平台比较了 １７ 种不同的玻片类型，他们主要在点样的大小，形态，玻 片的噪音，样点的背景，检测灵敏度以及重复性上提供了一个严密地， 定量地分析比较不同玻片的系统，他们研究显示玻片表面的介质影响 了抗体探针的活性和数据的质量，但是当玻片经过多聚赖氨酸，醛基， 氨基硅烷等处理后（不论是否有活化的交联剂），ＥＬＩＳＡ 芯片分析都能 显示很高的信号。
在近几代的抗体芯片中，单一的或少数几个关键性的问题已经得 到了解决，直接标记完整蛋白质的技术也日趋完善，显示了比较高的检 测灵敏度［１５］。但是样品的深度优化（如染料的选择和标记的比率），样品 或者反应的缓冲液，以及其它的一些关键性技术仍需进一步的研究。